Filtro passa-altas

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Um filtro passa-altas é um filtro que permite a passagem das frequências altas com facilidade, porém atenua (ou reduz) a amplitude das frequências abaixo de frequência de corte. A quantidade de atenuação para cada frequência varia de filtro para filtro. O filtro passa-altas possui um princípio de funcionamento oposto ao do filtro passa-baixas. Veja também o filtro passa-banda.

Ele é muito utilizado para bloquear as frequências baixas não desejadas em um sinal complexo enquanto permite a passagem das frequências mais altas. As frequências são consideradas 'altas' ou 'baixas' quando estão acima ou abaixo da frequência de corte, respectivamente.

Implementação[editar | editar código-fonte]

Um filtro passa-alto passivo de primeira ordem utilizando um circuito RC

O filtro passa-alto, o mais simples existente consiste de um capacitor em série com um resistor. O valor da resistência vezes o valor da capacitância (R×C) é a constante de tempo; ela é inversamente proporcional à frequência de corte. Em termos de tensão, a freqüência de corte é definida como a freqüência na qual a tensão é reduzida a Vs= 0.707Ve , em dB esse valor é (-3 dB).

Modelos matemáticos usados no estudo de filtros passa-alto:

Freqüência de corte:


f_C = {1 \over 2 \pi R C}

Ganho de tensão em dB:


G_{dB} = 20\operatorname{log}\,\left | {Vs \over Ve} \right |

Ganho de tensão:


G = \left | {Vs \over Ve} \right |

ou:


G = {1 \over \left [ \left ( {1 \over \omega RC} \right )^2 + 1 \right ] ^{1 \over 2} \quad }

Onde:

  • fc é a frequência, dada em hertz
  • R é o valor de R, dado em ohms
  • C é o valor de C, dado em farads.

Um modo de compreender este circuito é se voltar ao tempo que o capacitor leva para se carregar. O capacitor leva um certo período de tempo para carregar e descarregar através do resistor:

  • A baixas frequências, existe muito tempo para que o capacitor se carregue até atingir praticamente a mesma voltagem que a tensão de entrada, de modo que a tensão no resistor R se aproxima do zero.
  • A altas frequências, o capacitor tem tempo apenas para uma pequena carga antes que as entradas invertam sua polaridade. A saída sobe e desce apenas uma pequena quantia de tempo com relação às subidas e descidas da entrada. A uma frequência dobrada, existe tempo apenas para que o capacitor se carregue metade do que poderia se carregar antes, de modo que a tensão sobre o resistor R se aproxima ao valor da entrada.

Outra forma de compreender este circuito é com a idéia de reatância em uma frequência particular:

  • Como a CC não pode passar através do capacitor, a corrente de entrada CC é "bloqueada" e não chega até a saída (como se o capacitor tivesse sido removido do circuito).
  • Como a CA flui com facilidade pelo capacitor, a entrada CA "passa" através do capacitor, atuando de forma semelhante a um curto-circuito ao terra (como se o capacitor tivesse sido substituido por um fio), permitindo que todo a corrente passe para a saída.

Deve-se perceber que o capacitor não é um componente "ligado/desligado" (como a explicação de bloqueio ou passagem acima). O capacitor irá ter uma atuação que varia entre estes dois experimentos, reduzindo a sua impedância com o aumento da frequência. Seu gráfico e sua resposta em frequência mostram esta variação.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Tal tipo de filtro poderia ser utilizado para direcionar as altas frequências a um tweeter enquanto bloqueia os sinais mais graves que poderiam interferir ou danificar o alto-falante. Um filtro passa-baixas poderia ser utilizado simultaneamente para direcionar as baixas frequências ao woofer.

Ver também[editar | editar código-fonte]

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